Η ΧΗΜΕΙΑ ΓΥΡΩ ΜΑΣ. Κοινές ουσίες που διευκολύνουν την ζωή μας. Χρήσιμα Άλατα με ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Από τους Εβαπορίτες: τα Βορικά Άλατα και ο Βόρακας (Na2B4O5(OH)4.8H2O

2021-01-01 13:50

:

 

της Δήμητρας Σπανού χημικού καθηγήτριας στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης

 

 

Ο Βόρακας είναι ορυκτό άλας που κατατάσσεται στους εβαπορίτες, 

 

ΟΙ ΕΒΑΠΟΡΙΤΕΣ: 

Ιζηματογενή πετρώματα υδάτινων ιζημάτων

Οι εβαπορίτες, είναι που είναι πετρώματα που έχουν προέλθει από καθίζηση - κατακρήμνηση  ιζημάτων που βρίσκονται  σε  υδατικά διαλύματα σε ξηρά κλίματα. Σε κλειστές λεκάνες νερού, αυτά γίνονται υπέρκορα, λόγω εξάτμισης ποσότητας νερού από την ζέστη. Κατά τον σχηματισμό τους ενσωματώνουν πολλές φορές και μόρια νερού. Εβαπορίτες σε κλειστές λεκάνες είναι ο βιοτίτης, που συναντάται και σε πυριγενή, (

K(Mg,Fe)3(AlSi3)O10(OH)2) τα βορικά άλατα (μεταξύ των οποίων και ο ΒΟΡΑΧ) ο εψομίτης (MgSO4.7H2O), o θεναρδίτης(Na2SO4) κ.α.

 

 Υπάρχουν όμως και εβαπορίτες σε θαλάσσιοα περιβάλλοντα , που είναι συνήθως πιο εκτεταμένα. Συνιθισμένοι θαλάσσιοι εβαπορίτες είναι ο ασβεστίτης, (CaCO3), ο γύψος (CaSO4), ο αλίτης (NaCl) ο συλβίτης (KCl), ο καρναλίτης (KCl.MgCl2. 2H2O ) ο κιεσερίτης (MgSO4) κ.α..

Κατά την κρυστάλλωσή τους δημιουργούνται αρχικά στερεά με τα πιό δύσδιάλυτα  πετρώματα, συνήθως ανθρακικά και στη συνέχεια γύρω από αυτά κρυσταλλώνονται τα πιο ευδιάλυτα όπως γύψος και αλίτης , (για τα θαλάσσια).

ΒΟΡΙΚΑ ΑΛΑΤΑ ΚΑΙ ΒΟΡΑΚΑΣ

 

Τα Βορικά Άλατα

Υπάρχουν πάνω από 100 βορικά άλατα

Είναι  κρυσταλλικά σώματα που  περιέχουν  βορικό ανιόν BO3-  που μπορεί να πολυμερίζεται σε Β2Ο5,  Β3Ο6,  Β4Ο7

παραδείγματα

Κερνίτης  Na2B4O6(OH)2·3H2O

Βόρακας Na2B4O5(OH)4·8H2O

Ουλεξίτης NaCaB5O6(OH)6·5H2O

Κολεμαρίτης CaB3O4(OH)3·H2O

ΒορασίτηςMg3B7O13Cl

 

ΒΟΡΑΚΑΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑ

 

Ο Βόρακας είναι μια κοινή ουσία που συνήθως πωλείται σε ειδικά καταστήματα. Έχει  μορφή λευκή κρυσταλλική και εντάσσεται στους εβαπορίτες και στο κρυσταλλικό του πλέγμα περιλαμβάνει και μόρια νερού.

Αφυδατώνεται σταδιακά όταν θερμαίνεται (τινκαλκονίτης Na2B4O7 . 5H2O) χωρίς να χάνει το αρχικό του σχήμα.

Boric Acid, a Lewis Acid With Unique and Unusual Properties: Formulation Implications - ScienceDirect

Τετραβορικό νάτριο (άνυδρο) Na2B4O7

Τετραβορικό νάτριο (πενταυδατικό) Na2B4O7 . 5H2O

Τετραβορικό νάτριο (δεκαυδατικό) Na2B4O7 . 10H2O

Τετραβορικό νάτριο (οκταυδατικό) Na2[Β4O5(ΟΗ)4] . 8H2O

Ορισμένες από τις Χημικές  ιδιότητες του βόρακα και του βορικού οξέος

Το βορικό νάτριο, αντιδρά  με το υδροξείδιο του νατρίου

Na2B4O7 + 7H2O + NaOH  -->  4Na[ B (OH4)]

Είναι πολύ διαλυτό στην αιθυλενογλυκόλη και λίγο στην ακετόνη.

 

Μετατρέπει το νερό σε υπεροξείδιο τπυ υδρογόνου και σ αυτό οφείλονται οι αντισηπτικές και καθαριστικές του ιδιότητες

Αντιδρά με οξέα και δίνει το πολύ χρήσιμο Βορικό οξύ, 

Na2B4O7 10H2O  + ΗCl  --> 4B(OH)3   +2NaCl  + 2H2O 

που είναι όμως ευαίσθητο στην θερμοκρασία, την συγκέντρωση και την ιοντική ισχύ. 

Σαν ασθενές οξύ, τα αραιά διαλύματά του χρησιμοποιούνται σαν ήπια αντισηπτικά, εκπλύσεις εγκαυμάτων, οφθαλμικές πλύσεις κ.α. χωρίς να προκαλούν κάποιο πρόβλημα.

H3BO3  +H2O --> H2 BO3-   + Η+    με Κα = 9,24 Οι άλλες διαστάσεις είναι ασθενείς και δεν λαμβάνονται υπ΄όψη.

Το βορικό οξύ αν και λειτουργεί σαν δέκτης  ιόντων υδροξειδίου η χημική ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά και μόνο η πρώτη διάσταση λαμβάνεται υπ΄όψη ώστε λειτουργεί σαν ασθενές μονοβασικό οξύ 

ή αλλιώς B(OΗ)3  + 2H2O -->  B(OΗ)4-   + Η3Ο+

Έτσι χρησιμοποιείται για  παρασκευή ρυθμιστικών διαλυμάτων

Borsäure - Chemgapedia

Το βορικό οξύ 

και τα βορικά ανιόντα πολυμερίζονται 

 

Επειδή εμφανίζει χηλισμό , το βορικό οξύ λόγω των γειτονικών υδροξυλίων του αντιδρά με αλκοόλες, υδατάνθρακες, καρκοξυλικά οξέα, θειόλες και αμίνες

.  Άλλες από αυτές σταθεροποιεί κι άλλες αποδομεί. 

Conversion Shift of d-Fructose to d-Psicose for Enzyme-Catalyzed Epimerization by Addition of Borate | Applied and Environmental Microbiology

Σχηματίζει σύμπλοκα με γλυκονικά οξέα με γλυκοζικό οξύ και συμπλοκοποιείται με σάχαρα όπως με την γλυκερόλη και την μανιτόλη.

Αξιοσημείωτη επίσης η επίδραση του στον μεταβολισμό ορισμένων ζώων καθώς και η εντομοκτόνος δράση του

 Η ικανότητα σχηματισμού συμπλόκου με σάχαρα διαφέρει μεταξύ των σαχάρων και γι αυτό διαλύμα βορικού άλατος με σάχαρα, χρησιμοποιείται σε υγρή χρωματογραφία για τον διαχωρισμό τους . 

WO2013002901A1 - Cement set retarder based on a borate ester complex and method using the same - Google Patents

Η συμπλοκοποίηση του ορθοβορικού με αλκοόλες που περιέχουν γειτονικά ΟΗ- επιρρεάζει το PH αυξάνοντας το pΚ έως και 5 μονάδες γιατί κατά την δημιουργία συμπλόπκου ελευθερώνεται πρωτόνιο.

Π.Χ.

Σχηματίζει σύμπλοκο με πεντόζες (ριβόζη)

Formation of ribose – borate complexes. The numbers shown in the D... | Download Scientific Diagram

 

(mannitoboric acid)boric acidB(OH)3 + 2 mannitolC6H14O6 ⇌ mannitoborate complex[B(C6H8O2(OH)4)2]− + 3 H2O + H+

Αντίστοιχα μα ή την ριβόζη και την φρουκτόζη.  

 

Έχουν παρατηρηθεί επίσης εντομοκτόνος δράση και ότι σε ορισμένα ζώα επιρεάζει την μεταβολική τους διαδικασία

Σε υψηλή έκθεση, έχουν παρατηρηθεί τοξικές επιδράσεις σε ζώα όπως μείωση της παραγωγής σπέρματος και τερατογενέσεις

PDF] Dietary D-psicose, a C-3 epimer of D-fructose, suppresses the activity of hepatic lipogenic enzymes in rats. | Semantic Scholar

 

Κατά την μετατροπή των σαχάρων dφρουκτόζη και dγλυκόζη σε ψωσόζη με ένζυμο μια d ψωσόζη επιμεράση, παρατηρείται μεγαλύτερη απόδοση της αντίδρασης με την παρουσία βορικού οξέος που με την δημιουργία συμπλόκου με την ψωσόζη κάνει την μεγαλύτερη την απόδοση της αντίδρασης που να προχωρά ποσοτικά προς την παραγωγή προϊόντος

 

Το βορικό οξύ 

αφυδατώνεται και δίνει μεταβορικό (HBO2) πυροβορικό (H2B4O7) και τελικά τριοξείδιο βορίου (B2O3 )

 

 

Σαν ασθενές οξύ, τα αραιά διαλύματά του χρησιμοποιούνται σαν ήπια αντισηπτικά, εκπλύσεις εγκαυμάτων, οφθαλμικές πλύσεις κ.α. χωρίς να προκαλούν κάποιο πρόβλημα.

H3BO3  +H2O --> H2 BO3-   + Η+    με Κα = 9,24 Οι άλλες διαστάσεις είναι ασθενείς και δεν λαμβάνονται υπ΄όψη.

Το βορικό οξύ αν και λειτουργεί σαν δέκτης  ιόντων υδροξειδίου η χημική ισορροπία είναι μετατοπισμένη προς τα αριστερά και μόνο η πρώτη διάσταση λαμβάνεται υπ΄όψη ώστε λειτουργεί σαν ασθενές μονοβασικό οξύ 

ή αλλιώς B(OΗ)3  + 2H2O -->  B(OΗ)4-   + Η3Ο+

Έτσι χρησιμοποιείται για  παρασκευή ρυθμιστικών διαλυμάτων

 

Το βορικό οξύ αντιδρά με αλκοόλες με θέρμανση και Π Θεϊκό οξύ που απομακρύνει το σχηματιζόμενο νερό και οδηγεί την αντίδραση προς τα δεξιά και σχηματίζει βορικούς εστέρες B (OR) 3

σημ. 

Το βορικό οξυ μπορεί να παρασκευαστεί επίσης  από υδρόλυσης τριαλογονιδίων βορίου και διβοράνιου :[3]

B2 H6 + 6 H2 O → 2 B (OH)3 + 6 H2
BX3 + 3 H2 O → B (OH)3 + 3 HX (X = Cl, Br, I)
 
 
Τα καραβάνια του βόρακα
                                                              
                                                                               Δήμητρα Σπανού

 

 

ΠΗΓΕΣ

Wikipedia

https://www.vedantu.com/chemistry/borax-formula#:~:text=Properties

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022354920302082

https://www.researchgate.net/figure/Formation-of-ribose-borate-complexes-The-numbers-shown-in-the-D-ribose-structure_fig1_259387188

https://aem.asm.org/content/74/10/3008

https://www.semanticscholar.org/paper/Dietary-D-psicose%2C-a-C-3-epimer-of-D-fructose%2C-the-Matsuo-Baba/edc6b747a18c1840dc192cd5caba84c78dbb94b2

https://195.134.76.37/chemicals/chem_H3BO3.

htm https://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/6/ac/bibliothek/_vlu/borsaeure.vlu/Page/vsc/de/ch/6/ac/bibliothek/borsaeure/reaktion.vscml.html

 

 

Conversion Shift of d-Fructose to d-Psicose for Enzyme-Catalyzed Epimerization by Addition of Borate | Applied and Environmental Microbiology
Πίσω